CN114491378A - 一种基于迭代方法的汽机背压计算方法及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于迭代方法的汽机背压计算方法及电子装置，计算方法包括：S1：给定初始汽机背压P_i和单位时间汽机进汽热量Q₁，根据汽机特性曲线得到汽机功率P随P_i变化的拟合函数；S2：根据Q₁、P_i代入拟合函数得到的汽机功率P、P_i对应的饱和水焓值和单位时间汽机进汽流量D_s得到凝汽器热负荷Q₂，D_s为给定值；S3：根据Q₂、冷却水流量D_w、凝汽器清洁度φ、冷却水进口温度T₁得到计算汽机背压P_i+1，φ、D_w、T₁为给定值；S4：判断P_i‑P_i+1的差值的绝对值是否小于计算精度σ，若是，则输出P_i；若否，则将P_i+1代替P_i，并重复执行S1、S2、S3、S4，直到完成设定条件，所述σ为给定值。本发明无需分析隐函数的性质，通过简单编程即可迅速计算得出给定精度内的结果。

Description

一种基于迭代方法的汽机背压计算方法及电子装置

技术领域

本发明涉及汽机背压计算方法领域，特别是涉及一种基于迭代方法的汽机背压计算方法及电子装置。

背景技术

当前发电企业节能诊断优化技术正在向综合平台方向发展，对计算程序可编程性提出很高要求，另一方面程序中的部分关键变量不能给出显性表达式，因此不能通过控制变量等简化方法。现有的汽机背压计算方法具有复杂的循环嵌套计算，编程难度较大，且需要分析汽机背压计算中隐函数的性质，每次差值的调整步长不易确定，可编程性受到方程复杂程度的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于迭代方法的汽机背压计算方法，所述基于迭代方法的汽机背压计算方法具有无需详细分析隐函数的性质、可编程性强等特点，具有较好的适用性。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于迭代方法的汽机背压计算方法，包括：

S1：给定初始汽机背压P_i和单位时间汽机进汽热量Q₁，根据汽机特性曲线得到汽机功率P随所述P_i变化的拟合函数；

S2：根据所述Q₁、所述P_i代入拟合函数得到的所述汽机功率P、所述P_i对应的饱和水焓值和单位时间汽机进汽流量D_s得到凝汽器热负荷Q₂，其中，所述D_s为给定值；

S3：根据所述Q₂、冷却水流量D_w、凝汽器清洁度φ、冷却水进口温度T₁得到计算汽机背压P_i+1，其中，所述φ、所述D_w、所述T₁为给定值；

S4：判断所述P_i与所述P_i+1的差值的绝对值是否小于计算精度σ，若是，则输出所述P_i；若否，则将所述P_i+1代替所述P_i，并重复执行上述步骤，直到完成设定条件，其中，所述σ为给定值。

优选地，在步骤S2中，所述Q₁与所述P的差值为单位时间内汽机排汽热量Q_排。

优选地，在步骤S2中，所述P对应的饱和水焓值和所述D_s的乘积为单位时间凝结水带走的热量Q_带。

优选地，在步骤S2中，凝汽器热负荷Q₂为所述Q_排与所述Q_带的差值。

优选地，在步骤S3中，根据所述Q₂、所述D_w得到冷却水进出口温差ΔT。

优选地，在步骤S3中，根据所述ΔT、所述T₁、冷却水流量D_w、凝汽器清洁度φ得到凝汽器温度，凝汽器温度对应的饱和水蒸气压力为计算汽机背压P_i+1。

优选地，在步骤S4中，当所述P_i与所述P_i+1的差值的绝对值大于所述σ，则将所述P_i+1代替所述P_i，重复执行步骤S1，并得到新的汽机功率P和单位时间内汽机排汽热量Q_排。

优选地，在步骤S4中，当所述P_i与所述P_i+1的差值的绝对值大于所述σ，则将所述P_i+1代替所述P_i，重复执行步骤S2，并根据凝汽器温度T得到新的单位时间凝结水带走的热量Q_带，再根据新的单位时间内汽机排汽热量Q_排得到新的凝汽器热负荷Q₂。

优选地，在步骤S4中，当所述P_i与所述P_i+1的差值的绝对值大于所述σ，则将所述P_i+1代替所述P_i，重复执行步骤S3，得到新的计算汽机背压P_i+1，再执行步骤S4。

一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述的基于迭代方法的汽机背压计算方法。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

上述技术方案中所提供的一种基于迭代方法的汽机背压计算方法，通过四个步骤即可迅速计算得出给定精度内的结果。其中，四个步骤分别为：

S1：给定初始汽机背压P_i和单位时间汽机进汽热量Q₁，根据汽机特性曲线得到汽机功率P随所述P_i变化的拟合函数；

S2：根据所述Q₁、所述P_i代入拟合函数得到的所述汽机功率P、所述P_i对应的饱和水焓值和单位时间汽机进汽流量D_s得到凝汽器热负荷Q₂，其中，所述D_s为给定值；

S3：根据所述Q₂、冷却水流量D_w、凝汽器清洁度φ、冷却水进口温度T₁得到计算汽机背压P_i+1，其中，所述φ、所述D_w、所述T₁为给定值；

S4：判断所述P_i与所述P_i+1的差值的绝对值是否小于计算精度σ，若是，则输出所述P_i；若否，则将所述P_i+1代替所述P_i，并重复执行上述步骤，直到完成设定条件，其中，所述σ为给定值。

附图说明

图1为本发明实施例提供的汽机背压计算方法的流程图。

图2为本发明实施例提供的汽机背压计算方法的示意图。

图3为本发明实施例提供的迭代方法的示意图。

图4为本发明实施例提供的实验数据的示意图。

图5为本发明实施例提供的实验迭代次数的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明进行更为详细的描述，需要说明的是，下参照附图对本发明进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。

请参阅图1-2，本发明实施例中提供了一种基于迭代方法的汽机背压计算方法，包括：

S1：给定初始汽机背压P_i和单位时间汽机进汽热量Q₁，根据汽机特性曲线得到汽机功率P随所述P_i变化的拟合函数；

S2：根据所述Q₁、所述P_i代入拟合函数得到的所述汽机功率P、所述P_i对应的饱和水焓值和单位时间汽机进汽流量D_s得到凝汽器热负荷Q₂，其中，所述D_s为给定值；

S3：根据所述Q₂、冷却水流量D_w、凝汽器清洁度φ、冷却水进口温度T₁得到计算汽机背压P_i+1，其中，所述φ、所述D_w、所述T₁为给定值；

S4：判断所述P_i与所述P_i+1的差值的绝对值是否小于计算精度σ，若是，则输出所述P_i；若否，则将所述P_i+1代替所述P_i，并重复执行上述步骤，直到完成设定条件，其中，所述σ为给定值。

其中，汽机背压同时受汽侧和水侧影响，汽侧是指凝汽器的蒸汽侧，水侧是指凝汽器的冷却水侧。本发明以纯凝工况为例，并且S2为汽侧的计算步骤，S3为水侧的计算步骤，即可在中间变量计算数值给定情况下，仅需设置计算精度φ和初始汽机背压P_i便可求出符合要求的计算汽机背压P_i+1，便于模块化编程，应用部署中便于监控判断故障原因，降低故障率和故障处理时间。

其中，拟合函数的函数关系可通过汽机特性曲线及试验数据拟合获得。因此给定单位时间汽机进汽热量Q₁、汽机背压P_i数值和拟合函数，即可得到汽机功率P。

其中，步骤S2，通过计算单位时间汽机进汽热量Q₁和汽机背压P_i对应的汽机功率P，进而得到单位时间内汽机排汽热量Q_排；通过计算汽机功率P对应的饱和水焓值和单位时间汽机进汽流量D_s的乘积，得到单位时间凝结水带走的热量Q_带；通过计算单位时间内汽机排汽热量Q_排与单位时间凝结水带走的热量Q_带的差值，即可得到凝汽器热负荷Q₂。单位时间汽机进汽流量D_s为给定值。

其中，步骤S3，通过凝汽器热负荷Q₂和冷却水流量D_w即可计算得到冷却水进出口温差ΔT，再根据冷却水进出口温差ΔT、冷却水进口温度T₁、冷却水流量D_w、凝汽器清洁度φ得到凝汽器温度，凝汽器温度对应的饱和水蒸气压力为计算汽机背压P_i+1。

其中，步骤S4，给定计算精度σ，判断P_i-P_i+1的差值的绝对值是否小于计算精度σ，若是，则输出所述P_i；若否，则将所述P_i+1代替所述P_i，先重复执行步骤S1，得出新的汽机功率P，再重复执行步骤S2，得出新的凝汽器热负荷Q₂，接着重复步骤S3，得出新的计算汽机背压P_i+1，最后重复执行步骤S4，判断P_i-P_i+1的差值的绝对值是否小于计算精度σ，若是，则输出所述P_i；若否，则将所述P_i+1代替所述P_i，并继续重复上述步骤，直到完成设定条件。

因此，本发明提供的汽机背压计算方法从计算原理开始分析，建立此类型隐函数的迭代计算方法，通过定量计算，反向验证本方法在汽机背压计算中的可行性。且本汽机背压计算方法无需详细分析隐函数的性质，通过简单编程即可迅速计算得出给定精度内的结果，在类似关键参数计算中可推广应用。

请参阅图3，其中，直线为满足y＝x的所有解，曲线为函数f(x)对应的坐标曲线。可直接进行迭代求解的条件为，在求解值点A的有限范围内，函数f(x)曲线连续可导，且在求解值A点处的导数小于1。

迭代计算流程表述如下：

步骤1，任意给定x初始值x＝a，过a的x轴垂线与细实线的交点为B，此时f(x)的函数值即B点的y坐标值，过B作x轴水平线，与粗实线交点为C，C对应的x坐标值b，b即x等于a时的f(x)的函数值；

步骤2，令x＝b，若a与b差的绝对值小于设定精度，则b就是所求解，若大于设定精度则返回步骤1。

若假设值a在求解值A点右侧，算法具有相同流程，但寻优方向是向左寻优，并不断逼近求解值。

请参阅图4-5，本发明还提供了一组实验，该实验中提供了汽机背压计算方法所需的各种参数，其中，初始汽机背压P_i为3kPa，计算精度σ为0.01kPa，单位时间汽机进汽热量Q₁为274.634MW，单位时间汽机进汽流量D_s为233.32t·h^-1，冷却水流量D_w为27000t·h^-1，冷却水进口温度T₁为28℃，凝汽器清洁度φ为0.75。

按照本发明的汽机背压计算方法的计算步骤，将上述条件参数输入汽机背压计算方法并进行迭代计算，迭代过程中关键参数见图4-5，其中，汽机背压计算方法进行迭代3次后程序终止，输出满足精度要求的计算汽机背压5.584kPa。

本实施例还提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行汽机背压计算方法的步骤。

可选地，上述电子装置还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S1：给定初始汽机背压P_i和单位时间汽机进汽热量Q₁，根据汽机特性曲线得到汽机功率P随汽机背压P_i变化的拟合函数，其中，所述Q₁和所述P_i为给定值；

S2：根据所述Q₁、汽机背压P_i代入上述拟合函数得到的汽机功率P、所述P_i对应的饱和水焓值和单位时间汽机进汽流量D_s得到凝汽器热负荷Q₂，其中，所述D_s为给定值；

S3：根据所述Q₂、冷却水流量D_w、凝汽器清洁度φ、冷却水进口温度T₁得到计算汽机背压P_i+1，其中，所述φ、所述D_w、所述T₁为给定值；

S4：判断所述P_i与所述P_i+1的差值的绝对值是否小于计算精度σ，若是，则输出所述P_i；若否，则将所述P_i+1代替所述P_i，并重复执行上述步骤，直到完成设定条件，其中，所述σ为给定值。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于迭代方法的汽机背压计算方法，其特征在于，包括：

S1：给定初始汽机背压P_i和单位时间汽机进汽热量Q₁，根据汽机特性曲线得到汽机功率P随所述P_i变化的拟合函数；

S2：根据所述Q₁、所述P_i代入拟合函数得到的所述汽机功率P、所述P_i对应的饱和水焓值和单位时间汽机进汽流量D_s得到凝汽器热负荷Q₂，其中，所述D_s为给定值；

S3：根据所述Q₂、冷却水流量D_w、凝汽器清洁度φ、冷却水进口温度T₁得到计算汽机背压P_i+1，其中，所述φ、所述D_w、所述T₁为给定值；

S4：判断所述P_i与所述P_i+1的差值的绝对值是否小于计算精度σ，若是，则输出所述P_i；若否，则将所述P_i+1代替所述P_i，并重复执行S1、S2、S3、S4，直到完成设定条件，其中，所述σ为给定值。

2.如权利要求1所述的汽机背压计算方法，其特征在于，在步骤S2中，所述Q₁与所述P的差值为单位时间内汽机排汽热量Q_排。

3.如权利要求2所述的汽机背压计算方法，其特征在于，在步骤S2中，所述P对应的饱和水焓值和所述D_s的乘积为单位时间凝结水带走的热量Q_带。

4.如权利要求3所述的汽机背压计算方法，其特征在于，在步骤S2中，凝汽器热负荷Q₂为所述Q_排与所述Q_带的差值。

5.如权利要求1所述的汽机背压计算方法，其特征在于，在步骤S3中，根据所述Q₂、所述D_w得到冷却水进出口温差ΔT。

6.如权利要求5所述的汽机背压计算方法，其特征在于，在步骤S3中，根据所述ΔT、所述T₁、冷却水流量D_w、凝汽器清洁度φ得到凝汽器温度，凝汽器温度对应的饱和水蒸气压力为计算汽机背压P_i+1。

7.如权利要求1所述的汽机背压计算方法，其特征在于，在步骤S4中，当所述P_i与所述P_i+1的差值的绝对值大于所述σ，则将所述P_i+1代替所述P_i，重复执行步骤S1，并得到新的汽机功率P和单位时间内汽机排汽热量Q_排。

8.如权利要求7所述的汽机背压计算方法，其特征在于，在步骤S4中，当所述P_i与所述P_i+1的差值的绝对值大于所述σ，则将所述P_i+1代替所述P_i，重复执行步骤S2，并根据凝汽器温度T得到新的单位时间凝结水带走的热量Q_带，再根据新的单位时间内汽机排汽热量Q_排得到新的凝汽器热负荷Q₂。

9.如权利要求8所述的汽机背压计算方法，其特征在于，在步骤S4中，当所述P_i与所述P_i+1的差值的绝对值大于所述σ，则将所述P_i+1代替所述P_i，重复执行步骤S3，得到新的计算汽机背压P_i+1，再执行步骤S4。

10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1至9中任一项所述的基于迭代方法的汽机背压计算方法。

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